چکیده
طرح پیش رو، امکان سنجی تبدیل میعانات گازی به محصولات با ارزش افزوده بالاتر و سوخت های مصرفی نظیر بنزین می باشد. با توجه به ذخایر عظیم گازی و نفتی در ایران، اما این کشور از وارد کننده های بزرگ بنزین می باشد. از همین رو اجرای طرح های تولید بنزین جهت قطع وابستگی خارجی به بنزین بسیار ضروری می باشد. در این میان، میعانات گازی که همراه با استخراج گاز طبیعی از مخازن گازی استحصال می گردند، از لحاظ ساختار کربنی عمدتا در محدوده هیدروکربن های بنزین بوده و از همین رو قابلیت بالایی برای تبدیل به بنزین را دارا می باشند. در این طرح نمونه ای از میعانات گازی پارس جنوبی جهت آنالیز ترکیبات آن با روش کروماتوگرافی، به آزمایشگاه فرستاده شد. سپس در محیط شبیه سازی میعانات گازی به بنزین و نفت سفید تبدیل گردید. درصد تبدیل به بنزین بیش از ۷۰ درصد می باشد. نتایج محاسبات اقتصادی انجام شده نشان می دهد، هزینه ی تولید بنزین از میعانات گازی کمتر از یک سوم هزینه ی تولید بنزین از نفت خام می باشد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

کلمات کلیدی: میعانات گازی، بنزین، نفت سفید، شبیه سازی، ریفرمینگ کاتالیزوری.

فصل اول
مقدمه
نفت، گاز و مشتقات آن ها نه تنها در برآوردن نیازهای انسان در زمینه سوخت، انرژی و الیاف نقشی بنیادی دارد، بلکه پیدایش و تکامل صنایع گوناگون مهمی را موجب شده اند که به پاره‌ای از آنها اشاره می‌شود. همزمان با پالایش نفت خام، کاربرد موتورهای درون سوز جنبه عمومی به خود گرفت و میلیون ها ماشین بنزین سوز به بازار عرضه شد.
اتم های کربن و هیدروژن به طور حیرت آوری می‌توانند ضمن ترکیب شدن با یکدیگر، تعداد فوق العاده زیادی از ترکیبات هیدروکربنی زنجیری و حلقوی آروماتیکی را به وجود آورند، به طوری که تا کنون هیدروکربنی که در ساختار مولکولی آن ۶۰ اتم کربن شرکت داشته باشد، ردیابی شده‌است. از طرفی با افزایش تعداد اتم های کربن بر تعداد ایزومرهای هیدروکربنی نیز افزوده می‌شود. به طور مثال هیدروکربنی که ۳۰ اتم کربن داشته باشد، می‌تواند بیش از چهار میلیارد ترکیب هیدروکربنی ایزومر تشکیل دهد. علاوه بر این، با توجه به اینکه در نفت خام، ترکیبات هیدروکربنی سیر شده نیز فراوان اند، تعداد ترکیب های موجود در آن، فوق‌العاده زیاد و گوناگون است. این گوناگونی با شرکت اتم های دیگر مانند گوگرد، نیتروژن و اکسیژن در زنجیر هیدروکربن ها به مراتب بیشتر می‌شود.
میدان های گازی را می توان به میادین نفتی تشبیه نمود که در آن لایه های نفتی که عمدتا متشکل از هیدروکربورهای C5 به بعد می باشد، درمقایسه با مقادیر گاز قابل استحصال، بسیار کم وجود دارد. با این وجود هنگام بهره برداری از میدان های گازی از هریک از واحدهای تولیدی به مقدار قابل ملاحظه ای مایعات نفتی بدست می آید که در میدان های مختلف متفاوت خواهد بود. بنابراین میعانات گازی^[۱] یکی از محصولات جانبی استخراج گاز از چاه های گاز می باشند. میعانات گازی مایع‌های هیدروکربنی جداشده از گاز طبیعی اند که در پی تغییرات فشار و دما در گاز تولیدی از میدان‌های گازی، پس از انتقال به جداکننده‌های سطحی حاصل می‌شوند.[۱]
شکل ۱- ۱مراحل جداسازی میعانات گازی از گاز حاصله از میادین گازی [۲۵]
این میعانات از ارزش بالایی برخوردارند و اغلب به عنوان خوراک پالایشگاه ها برای تولید محصول اصلی بنزین و محصولات جانبی از قبیل نفت سفید و گازوئیل و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.
میعانات گازی بر خلاف بوتان و پروپان نیازمند شرایط ویژه برای مایع ماندن نیستند و به شیوه‌های مختلف قادر به تبدیل به نفت سبک، بنزین، سوخت جت و غیره هستند. در قیاس با پالایشگاه نفت خام، در پالایشگاه میعانات گازی، فرایندهای تبدیلی و پالایشی کمتر است بنابراین هزینه سرمایه گذاری آن کمتر از هزینه سرمایه گذاری پالایشگاه نفت خام است.
این محصول به دلیل داشتن ارزش حرارتی بالا از اهمیت قابل توجه ای برای صادرات برخوردار می باشد. به گونه ای که صادرات آن می تواند هزینه سرمایه گذاری اولیه یک پالایشگاه گازی را در ظرف مدت زمان کوتاهی برگرداند به شرط آنکه مشخصه فنی مطلوب را داشته باشد.[۲۶]
کشور ایران با دارا بودن میادین وسیع گازی و با ذخایر قابل برداشت ۱/۳۳ تریلیون مترمکعب گاز دارای ۱۸% از گاز کل جهان و دومین کشور در ذخایر گازی تا سال ۲۰۱۲ میلادی می باشد. با توجه به حجم بالای مقادیر گازی، انتظار در برداشت میزان بالایی از میعانات گازی نیز وجود خواهد داشت.
بیشترین میزان تولید میعانات گازی ایران از میدان گازی پارس جنوبی^[۲] می باشد. این میدان گازی، بزرگ‌ترین منبع گازی است که بر روی خط مرزی مشترک ایران و قطر در خلیج ‌فارس و در فاصله ۱۰۵ کیلومتری ساحل جنوبی ایران قرار دارد. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که بیش از ۱۴ تریلیون متر مکعب گاز طبیعی و افزون بر ۱۸ میلیارد بشکه میعانات گازی را در خود جای داده است.
بر اساس برآورد موسسه تحقیقات انرژی فکتس،‌ مستقر در هانولولوی آمریکا، ظرفیت تولید میعانات گازی ایران از ۹۵ هزار بشکه در روز در سال ۲۰۰۱، نزدیک به یک میلیون بشکه در روز در سال ۲۰۱۳ خواهد رسید. درحال حاضر ۴۰۰ هزار بشکه در روز (۴۷۷۰۰ مترمکعب) میعانات گازی از پارس جنوبی استحصال می گردد که انتظار می رود تا پایان سال ۲۰۱۳ میلادی این عدد به ۰۰۰_/۲۰۰_/۱ بشکه در روز افزایش یابد. این درحالیست که به علت عدم وجود ظرفیت های پالایشگاهی درحدود ۳۱۰۰۰ بشکه در روز از میعانات گازی در حال حاضر به عنوان خوراک پالایشگاه های کشور مصرف می گردد . باتوجه به حجم عظیم میعانات گازی تولیدی در کشور، بررسی کاربردی برای رسیدن به یک مشخصه فنی مطلوب برای این محصول جهت استفاده بهینه بسیار ضروری است.
درحال حاضر میزان تولید بنزین با توجه به روند فزاینده ی تولید خودرو در کشور در مقایسه با میزان مصرف بسیار کمتر می باشد. اعداد در مقایسه میزان ۴۵ میلیون لیتر تولید روزانه بنزین کشور و میزان مصرف روزانه ۶۵ میلیون لیتر، حاکی از کسری ۲۰ میلیون لیتر روزانه آن می باشند. در نمودار زیر روند مصرف بنزین به خوبی نمایش داده شده است :
شکل۱- ۲ میزان مصرف بنزین کشور در طی سال ۱۳۵۵ تا ۱۳۹۰ را به میلیون لیتر در روز نشان می دهد
همچنین نمودار زیر میزان واردات بنزین را نشان می دهد:
شکل ۱-۳ میزان واردات بنزین از سال ۱۳۸۳ تا شش ماهه اول ۱۳۸۹ را نشان می دهد
دولت جهت کنترل مصرف بنزین دست به اقداماتی از قبیل سهمیه بندی بنزین اتومبیل ها و یا گران تر نمودن قیمت عرضه آن در سال ۱۳۸۶ نمود. اجرای از این قبیل طرح ها سبب جلوگیری از رشد فزاینده مصرف بنزین در کشور گردید، به طوریکه طبق برآوردها، انتظارات میزان مصرف بنزین در سال ۱۳۹۱ عددی بالغ بر ۱۰۰ میلیون لیتر در روز می بوده که این عدد به ۶۵ میلیون لیتر مصرف کنونی کاهش یافته است.
شکل ۱-۴ مقایسه شاخص قیمت بنزین و مصرف آن در ایران- سال پایه ۱۳۵۵ است
شکل ۱-۵ میزان سرانه اختصاص یافته به خودروها در کشور از سال ۱۳۵۵
از سویی با وجود کمبود تولید بنزین در کشور، روند فزآینده تولید خودرو همچنان ادامه دارد :
شکل ۱- ۶ تعداد ناوگان خودروهای فعال بنزین سوز کشور از سال ۱۳۵۵
همانطور که از نمودارها و اعداد برمی آید، تقاضای مصرف بنزین در کشور بیش از میزان تولید آن می باشد که نیازمند چاره اندیشی و ارائه راهکارهای مناسب جهت رفع وابستگی خارجی به بنزین می باشد. از همین رو جهت بهبود این رویه نیاز به تولید بیشتر بنزین به خوبی احساس می گردد. لذا جهت خروج از بحران توجه به تولید بنزین از میعانات گازی در قیاس با هزینه های بالای تولید بنزین از نفت خام، توجیح و مزایای اقتصادی بیشماری بهمراه خواهد داشت.
۱-۲- پارس جنوبی
میدان گازی پارس جنوبی، بزرگترین میدان گازی جهان است، که در خلیج همیشه فارس و در آب های سرزمین ایران و قطر واقع شده ‌است. این میدان گازی بین ایران و قطر مشترک بوده و در کشور قطر، میدان گازی گنبد شمالی نام دارد. ایران و قطر از ابتدای برداشت از این میدان مشترک همواره در رقابت برای برتری در بهره‌ برداری از منابع هیدروکربنی این میدان بودند.
میدان گازی پارس جنوبی با مساحت ۳۷۰۰ کیلومتر مربع بالغ بر ۱۴ تریلیون متر مکعب گاز به همراه ۱۸ میلیارد بشکه میعانات گازی در لایه های مختلف، یکی از بزرگترین منابع گازی مستقل جهان می باشد و بر روی خط مرزی مشترک ایران و قطر و به فاصله ی ۱۰۵ کیلومتری جنوب غربی بندر عسلویه در آبهای خلیج فارس قرار دارد که ادامه ی میدان گازی گنبد شمالی کشور قطر می باشد. میزان ذخیره در بخش مربوط به ایران بالغ بر ۸% کل ذخایر جهان و حدود۵۰% ذخایر گازی کشور می باشد .
شکل ۱- ۷ نمایی کلی از پارس جنوبی

توسعه ی میدان گازی پارس جنوبی در فاز های مختلف با هدف تامین تقاضای رو به رشد گاز طبیعی مورد نیاز کشور و تزریق آن به میادین نفتی و همچنین صادرات گاز و میعانات گازی در دستور کار شرکت ملی نفت ایران قرار گرفته و بنادر عسلویه و تنبک به ترتیب در ۲۷۰ و ۲۲۰ کیلومتری جنوب شرقی بوشهر نیز برای ایجاد تاسیسات ساحلی و توسعه ی مرحله ی این میدان انتخاب شده اند. به منظور توسعه ی اولین فاز میدان مذکور شرکت مهندسی و توسعه ی نفت در سال ۱۳۷۳ تاسیس شد. پس از تغیرات ساختاری در وزارت نفت، شرکت نفت و گاز پارس به عنوان یکی از شرکت های فرعی شرکت ملی نفت ایران در اواخر سال ۱۳۷۷ تاسیس و از سوی وزیر محترم نفت مسئولیت توسعه ی کلیه فازهای میدان گازی پارس جنوبی و همچنین میدان گازی پارس شمالی به این شرکت واگذار گردید.
شایان ذکر است با پیش بینی های به عمل آمده و در نظر گرفتن قیمت ها صرفا قسمتی از تولیدات فازها برای باز پرداخت منظور شده (تا زمان مستهلک شدن بدهی) و مابقی جز عایدات کشور محسوب می گردد. بدیهی است چشم اندازی که برای حجم تولید و تنوع محصولات به دست آمده از میدان پیش رو داریم نشانه های روشنی از افزایش درآمد از طریق صادرات مشتقات گازی و محصولات پتروشیمی حاصل از آن دارد که بدین ترتیب درآمدهای کشور از طرق مختلف افزایش خواهد یافت.
روند تولید و باز پرداخت انجام شده نوید بخش ثمرات اقتصادی افزون بر پیش بینی های اولیه بوده و به گونه ای که از محل صادرات میعانات گازی تا کنون هزینه های سرمایه گذاری عاید گردیده است.
اصولا در میادین مشترک تسریع در بهره برداری افزایش درامد و تاخیر در آن موجب عدم النفع تولید می گردد. قابل توجه است که قطر بهره برداری را از سال ۱۹۹۲ آغاز کرده است اما کشور عزیزمان ایران به دلایل مختلفی از جمله نداشتن سرمایه ی داخلی و تحریم همه جانبه از بیرون از مرز، در برداشت از این منبع عظیم ۵ سال عقب نگه داشته شد.
در پاییز سال ۱۳۹۱ ایران در حال برداشت روزانه ۳۰۰ میلیون مترمکعب از ذخایر این میدان بوده، که ۷۰ میلیون مترمکعب کمتر از شریک خود، در این میدان برداشت می‌کند. مساحت این میدان ۹۷۰۰ کیلومتر مربع است که ۳۷۰۰ کیلومتر مربع آن در آبهای سرزمینی ایران و ۶۰۰۰ کیلومتر مربع آن در آبهای سرزمینی قطر قرار دارد.
۱-۳- ترکیبات میعانات گازی
میعانات گازی به جریان هیدروکربنی مایع گفته می شود که در ذخایر گاز طبیعی وجود دارد و به صورت رسوب و ته ‌نشین در گاز استخراجی یافت می شود و عمدتاً از پنتان و هیدروکربن های سنگین تر (+C5) تشکیل شده و دارای گوگرد پایین می باشد و معمولا عاری از انواع فلزات است و تقریبا نیمی از آن را نفتا تشکیل می‌دهد.
ترکیب میعانات گازی از هر میدان گازی به میدان گازی دیگر متفاوت است، اما به صورت کلی ترکیبات آن شامل اجزای زیر خواهد بود. عموما میعانات گازی دارای وزن مخصوص^[۳] ۵/۰ تا ۸/۰ بوده و اغلب دارای ترکیبات ذیل می باشند:

• • مقادیر کمی از ترکیبات گوگردی و مرکاپتان ها

1. 1. سولفید هیدروژن^[۴]

1. 1. تیول ها یا همان مرکاپتان ها^[۵]

• • دی اکسید کربن

• • زنجیره آلکان های خطی شامل ۲ تا ۱۲ کربن^[۶]

1. 1. مقادیر بالایی ( قریب به ۷۰%) از نفتای سبک و سنگین و هیدروکربورهای گروه نفت سفید و گروه گازوئیل

1. مقادیر بسیار کمی از هیدروکربورهای C1 تا C5